[发明专利]煤矿采空区随采随充充填方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿开采的采空区治理方法，具体涉及一种适用于多种煤层开采的、特别适合于中厚煤层开采的煤矿采空区随采随充填方法，在开采过程中控制减少工作面的顶板下沉，减轻矿压显现。

背景技术

煤矿采空区的充填可以减少地下开采对地面造成的沉陷危害.减轻井下巷道和工作面受采动影响，便于顶板管理，有利于改善巷道维护及运输、通风和瓦斯管理，而且对煤矿控制重大事故和沉陷环境灾害，实现安全生产、节能减排等具有重要意义。

充填方法主要有：

①水力充填法是采用水力输送方式，通过充填管路将充填料浆送入采空区进行充填的工艺；充填料浆具有良好的流动性；地表减沉效果好于风力充填和矸石自溜充填。

②风力充填采煤法是利用压缩空气的风压，将充填材料通过垂直管路输送到井下贮料仓，然后由普通输送机输送到采空区风力充填机，风力充填机利用风压，通过充填管道将充填材料输送到采空区进行充填；与水力充填相比，优点是充填系统较为简单，没有排水、排泥系统。

③粉煤灰充填是将热电厂燃烧煤炭产生的高浓度粉煤灰胶结充填随采随充，系统充填能力比河砂充填提高50％，无堵管事故。

④矸石自溜充填是当煤层倾角较大时，采用矸石自溜充填法对采空区进行充填，改善了急倾斜近距离煤层开采的顶板管理；可以和多种采煤方法配合使用，充填设备简单，不需要专用设备。

⑤矸石带状充填是沿工作面开切眼或推进方向，每隔一定距离垒砌一个矸石带来支撑顶板，以达到减少地表下沉的目的。

⑥采空区冒落矸石空隙注浆充填是利用冒落带特性，在采空区冒落矸石之间的空隙未被压实之前，由钻孔向离层空间注浆，具有固化功能的细粒级浆体填充离层和冒落空间，在有限的时间内充填材料与冒落矸石胶结后，形成固化体与冒落的岩块共同支撑上覆岩层，起到减缓地表变形的作用。

⑦膏体胶结充填是把煤矿的矸石、粉煤灰、工业炉渣、河砂等加工成不脱水的牙膏状浆体，此浆体为不析水的物料集合体。在充填泵的作用下通过管道输送到井下，及时充填采空区，形成以膏体为主的胶结充填体支撑上覆岩层，充填强度高、井下不脱水，有效控制地表沉陷，提高资源采出率。

⑧煤矿似膏体充填：似膏体充填料浆具有水力充填料浆良好的流动性，又具有膏体充填强度高、井下不脱水的优点，应用“似膏体”材料进行充填，称为“似膏体充填”；提高了充填效率，提升了安全水平。

存在以下主要问题：

①水力充填：浪费水资源，并造成采空区积水隐患。

②风力充填：充填费用高，充填密度不及水力充填；风力充填成本约为水力充填成本的117～215倍，地表减沉效果不如水力充填。

③粉煤灰充填：充填强度低、井下脱水、粉煤灰压缩率较大、井下排水污染环境。

④矸石自溜充填：增加了采、运矸石系统和设备，充填成本高、降低回采工效，充填能力低，减沉效果不明显；不如水力和风力充填。

⑤矸石带状充填：充填过程中如遇矸石料不足的情况，需要挑顶取料，增加了工人的劳动强度，特别是施工速度缓慢，影响工作面的推进速度和产量。

⑥煤矿似膏体充填：充填材料在工作面开采顶板已经发生冒落后，再注入采空区充填离层与冒落空间，因而是一个被动的减少岩层沉降的方法，不能从根本上控制顶板的运移。

发明内容

本发明公开一种煤矿采空区随采随充充填方法，即沿工作面推进方向，在工作面推进后直接顶冒落前，于工作面内利用泵送似膏体充填材料，充填若干条带状支撑墙，解决上述方法存在的问题。

具体施工工艺方法是：

1.根据工作面(11)开采条件、依据理论计算确定工作面(11)布置带状充填支撑墙(10)的数量、宽度参数；

①开采条件包括：煤层开采厚度、埋藏深度；煤层顶板岩石主要物理力学参数：抗压强度、抗拉强度；开采工作面(11)长度；工作面支护装备(6)控顶距离；长壁开采工艺：长壁普采、综采；

②本方法适用于煤层开采厚度为1.5m～4m的所有长壁开采工艺；

③充填支撑墙(10)的数量与工作面(11)长度与顶板岩性、工作面支护装备(6)控顶距离有关，布置12组～20组，组间距不小于5m；

④充填支撑墙(10)的宽度主要根据单个支护架的宽度确定，为1.5m～3m。

2.根据工作面(11)开采工艺，准备似膏体材料(2)、充填泵(4)、充填管道及附件；